Dòng nhiệt điện

Trong thời đại kỹ thuật hiện nay việc sử dụng các loại nguồn điện và việc chế tạo chúng không phải là điều khó khăn. Có rất nhiều loại nguồn điện khác nhau như: pin, ắc quy, các nhà máy điện,....
Đặt vấn đề:
Bây giờ giả sử chúng ta có hai dây kim loại khác nhau về bản chất, liệu rằng chúng ta có thể biến nó thành một nguồn điện được không?
Để trả lời câu hỏi này chúng ta vào bài ngày hôm nay:
Bài 37:
Dòng nhiệt điện
1. Cặp nhiệt điện, suất nhiệt điện động:
a) Cặp nhiệt điện:
Gồm hai dây dẫn kim loại khác nhau cho tiếp xúc với nhau ở hai đầu tạo thành mạch kín.
Nếu giữ cho hai đầu mối hàn ở nhiệt độ khác nhau thì trong mạch xuất hiện dòng điện.
Điều đó chứng tỏ trong mạch xuất hiện một suất điện động:
Suất điện động này gọi là suất nhiệt điện động.
Dòng điện sinh ra trong trường hợp này gọi là dòng nhiệt điện.
Cặp nhiệt điện còn được gọi là pin nhiệt điện.
b) Đặc điểm của suất nhiệt động:
Độ lớn của suất nhiệt điện động phụ thuộc vào bản chất của hai thanh kim loại.
Phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai mối hàn: Độ chênh lệch càng lớn thì dòng điện càng lớn.
Khi nhiệt độ giữa hai mối hàn không quá lớn thì suất nhiệt động phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ đó.
Vd: Khi ?t = 1000 C thì suất nhiệt điện động của cặp:
Býtmút - Stibi là 11 mV
Đồng - Congxtan là 4 mV
2. Giải thích sự xuất hiện của suất nhiệt điện động:
Hai kim loại khác nhau thì mật độ electron ở hai thanh là khác nhau nA, nB. Ta giả sử nA > nB
Vì có chuyển động nhiệt nên các electron khuếch tán từ A sang B và ngược lại.
Vì nA > nB nên dòng khuếch tán từ A sang B lớn hơn dòng khuếch tán từ B sang A
A tích điện dương vì thiếu electron, còn B tích điện âm do thừa electron ? tại chỗ tiếp xúc một điện trường hướng từ A sang B
Kết quả:
Khi đó giữa hai thanh kim loại có một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế tiếp xúc (Utx).
Hiệu điện thế này phụ thuộc vào bản chất của hai kim loại và nhiệt độ của mối hàn.
Cho hai đầu còn lại của A, B tiếp xúc nhau (như hình vẽ)
Khi nhiệt độ của hai mối hàn bằng nhau thì Utx1 = Utx2 nhưng trái dấu nhau do đó không có dòng nhiệt điện
Khi nhiệt độ ở hai mối hàn khác nhau thì Utx1 # Utx2 làm xuất hiện suất điện động bằng hiệu hai hiệu điện thế giữa hai mối trong mạch ? Trong mạch xuất hiện dòng điện.
Độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn càng lớn thì Utx càng khác nhau do đó suất điện động càng lớn và ngược lại.
3. ứng dụng:
- Dùng làm nguồn điện
+ Để có suất điện động lớn người thường ghép nhiều cặp nhiệt điện với nhau hay dùng bán dẫn để thay cho kim loại.
- Dùng để đo nhiệt độ
Vì Utx phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ của mối hàn ? đo được Utx ta có thể xác định được nhiệt độ của mối hàn. Sử dụng tính chất này ta có thể đo được nhiệt độ của những vật có nhiệt độ cao ví dụ như: lò nung.